Giáo án Vật lí lớp 11 - Bài 27 - Phản xạ toàn phần

BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức + Phát biểu được hiện tượng phản xạ toàn phần. + Học sinh nắm được hiện tượng phản xạ toàn phần, nêu được điều kiện để có phản xạ toàn phần. + Trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang. 2. Kỹ năng + Giải thích các hiện tượng thực tế, làm các bài toán về phản xạ toàn phần. 3. Thái độ + Biết được vai trò của cáp quang trong đời sống, khoa học và kỹ thuật, có ý thức bảo vệ an toàn cho hệ thống cáp quang quốc gia II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: + Chuẩn bị các dụng cụ làm thí nghiệm hình 27.1 và 27.3 +Giáo án bài phản xạ toàn phần 2. Học sinh: + Ôn lại định luật khúc xạ ánh sáng. + Chuẩn bị bài mới III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ Câu hỏi: Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng? Đặt vấn đề: Trong thực tế, chúng ta thường thấy ảo ảnh của vũng nước trên mặt đường sau cơn mưa, vẻ đẹp lấp lánh của viên kim cương. Tại sao lại có hiện tượng đó, nguyên lí của hiện tượng trên là gì, bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta giải quyết vấn đề đó Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản Thí nghiệm - Giới thiệu dụng cụ, bố trí thí nghiệm hình 27.1 SGK + Bảng chia độ + Nguồn sáng laze + Khối thủy tinh hình bán nguyệt - Chiếu tia sáng từ môi trường thủy tinh trong suốt ra môi trường không khí với các góc tới khác nhau như thí nghiệm hình 27.1.Quan sát và nhận xét phần tia sáng truyền từ không khí vào thủy tinh. Hãy giải thích tại sao khi nhìn vào phương truyền của tia sáng đi từ không khí vào mặt cong bản thủy tinh ta thấy tia sáng truyền thẳng? - Thay đổi độ lớn của chùm tia tới. Quan sát và nhận xét sự thay đổi tia khúc xạ và tia phản xạ tại các vị trí góc i nhỏ, i có giá trị đăc biệt và lớn hơn giá trị đặc biệt khi tia sáng truyền từ thủy tinh (n=1,5) sang không khí (n=1)? - Trường hợp ii đặc biệt, thì hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra, toàn bộ tia tới mặt phân cách sẽ chuyển thành tia phản xạ. Với giá trị nào của i thì hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra, chúng ta sang phần 2 - Làm lại thí nghiệm trên và tăng dần góc tới. Hãy so sánh góc tới i và góc khúc xạ r? Ta thấy rằng khi i tăng dần thì r cũng tăng lên, nhìn vào thí nghiệm hãy quan sát i và r góc nào tăng nhanh hơn? - Về nhà hãy chứng minh lại r>i dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng. - Tăng dần góc tới i cho tới lúc r=900 thì i lúc này được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. Lúc này không còn tia khúc xạ trong môi trường không khí. - Từ đó hãy rút ra công thức tính igh. -Khi i>igh, không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần. - Quan sát cách bố trí thí nghiệm. . - Quan sát thí nghiệm , nhận xét và giải thích hiện tượng quan sát được - Nêu kết quả thí nghiệm. -Hs ghi nhớ - Quan sát rồi rút ra nhận xét r>i. khi tăng i thì r tăng nhanh hơn n1sini=n2sin900 =>sinigh= - HS ghi nhớ I. Sự truyền ánh sang vào môi trường chiết quang kém hơn 1. Thí nghiệm a.Thí nghiệm b. Kết quả Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ i nhỏ r > i Rất sáng Rất mờ i = igh r » 900 Rất mờ Rất sáng i > igh Không còn Rất sáng 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần + Vì n1 > n2 => r > i. + Khi i tăng thì r cũng tăng (r > i). Khi r đạt giá trị cực đại 900 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. + Ta có: sinigh = . + Với i > igh thì không tồn tại tia khúc xa, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản - Làm lại thí nghiệm với i>igh. Từ đó gọi học sinh nêu lại khái niệm phản xạ toàn phần - Phân biệt hiện tượng phản xạ toàn phần với phản xạ 1 phần - Làm lại thí nghiệm chiếu tia sáng đi từ môi trường không khí vào thủy tinh, điều chỉnh các giá trị góc tới khác nhau. Hãy quan sát xem có hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra không? Từ đó hãy nêu điều khiện phản xạ toàn phần? - Từ thí nghiệm ta đã tiến hành, với giá trị nào của góc tới thì xãy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. - Cho học sinh làm bài tập 8/sgk câu a và b (Chú ý đơn vị) - Nêu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần. - HS trả lời - Khi truyền tia sáng từ không khí sang thủy tinh không có hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra, vậy đk có phản xạ toàn phần là n1>n2 -iigh Gọi Hs tóm tắt và giải II. Hiện tượng phản xạ toàn phần 1. Định nghĩa Sgk 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. n2<n1 + Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn. i ³ igh. Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản Hiện tượng phản xạ toàn phần có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một trong những ứng dụng quan trọng đó là cáp quang - Giới thiệu cấu tạo của cáp quang. - Suy nghĩ tìm câu trả lời. - Ghi nhận cấu tạo của cáp quang. III. Cáp quang 1. Cấu tạo Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh có chiết quang lớn (n1). + Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1. 2. Công dụng Cáp quang được dùng để truyền thông tinh với nhiều ưu điểm Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học. Hoạt động 5 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS + Tóm tắt những kiến thức cơ bản cần nắm cho Hs. +Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập trang 172, 173 SGK và 25.7, 25.8 SBT. +Tóm tắt những kiến thức cơ bản. +Ghi các bài tập về nhà. Huế, ngày 12 tháng 3 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập Lê Hạnh Phúc Nguyễn Thanh Trà